Техническая спецификация SMD светодиода 19-223/G6S2C-A01/2T - Многоцветный - Напряжение 2.0В - Мощность 60мВт

1. Обзор продукта

Серия 19-223 представляет собой компактное решение на основе светодиодов для поверхностного монтажа, предназначенное для современных электронных приложений, требующих миниатюризации и высокой надежности. Этот многоцветный светодиод значительно меньше традиционных компонентов с выводами, что позволяет существенно сократить занимаемую площадь на печатной плате, увеличить плотность компоновки и, в конечном итоге, способствует созданию более компактных конечных изделий. Его легкая конструкция делает его особенно подходящим для применений с ограниченным пространством и портативных устройств.

Ключевые преимущества данного продукта включают совместимость со стандартным автоматизированным оборудованием для установки и основными процессами пайки, такими как инфракрасная и парофазная пайка оплавлением. Он производится как бессвинцовый компонент, соответствующий директивам RoHS и не содержащий галогенов, что соответствует строгим экологическим нормам, включая EU REACH. Установленные пределы содержания галогенов: Бром (Br) <900 ppm, Хлор (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или за их пределами не гарантируется.

• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать пробой p-n перехода.
• Прямой ток (IF):25 мА для обоих типов чипов G6 и S2. Это максимальный постоянный ток.
• Пиковый прямой ток (IFP):60 мА (Скважность 1/10 @1КГц). Этот параметр предназначен для импульсного режима работы, допускающего более высокий мгновенный ток.
• Рассеиваемая мощность (Pd):60 мВт. Это максимальная мощность, которую корпус может рассеять в заданных условиях.
• Электростатический разряд (ESD) HBM:2000 В. Это указывает на средний уровень устойчивости к ЭСР; тем не менее, необходимы соответствующие меры предосторожности при обращении.
• Рабочая температура (Topr):-40 до +85 °C. Устройство рассчитано на применение в промышленном температурном диапазоне.
• Температура хранения (Tstg):-40 до +90 °C.
• Температура пайки:Для пайки оплавлением установлена пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд. При ручной пайке температура жала паяльника должна быть не выше 350°C в течение не более 3 секунд на каждый вывод.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при Ta=25°C и определяют типичные характеристики устройства.

• Сила света (Iv):
  • G6 (Яркий желто-зеленый): Мин. 30.0 мкд, Макс. 60.0 мкд @ IF=20мА.
  • S2 (Яркий оранжевый): Мин. 90.0 мкд, Макс. 180.0 мкд @ IF=20мА.
  • Допуск: ±11%.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичный 130 градусов. Этот широкий угол обзора подходит для индикаторных и подсветочных применений, требующих хорошей видимости с разных сторон.
• Пиковая длина волны (λp):
  • G6: Типичная 575 нм.
  • S2: Типичная 611 нм.
• Доминирующая длина волны (λd):
  • G6: 568.5 до 574.5 нм.
  • S2: 602.0 до 608.0 нм.
  • Допуск: ±1 нм.
• Ширина спектра излучения (Δλ):
  • G6: Типичная 20 нм.
  • S2: Типичная 17 нм.
• Прямое напряжение (VF):
  • G6 & S2: Мин. 1.70 В, Тип. 2.00 В, Макс. 2.40 В @ IF=20мА.
  • Допуск: ±0.1В.
• Обратный ток (IR):Макс. 10 мкА @ VR=5В для обоих типов. Устройство не предназначено для работы в режиме обратного смещения.

3. Объяснение системы бининга

В продукте используется система бининга для классификации светодиодов по силе света. Это обеспечивает однородность в пределах производственной партии.

• Чип G6 (Яркий желто-зеленый):Все единицы относятся к одному бину (Код бина 1) с силой света в диапазоне от 30.0 до 60.0 мкд при 20мА.
• Чип S2 (Яркий оранжевый):Все единицы относятся к одному бину (Код бина 1) с силой света в диапазоне от 90.0 до 180.0 мкд при 20мА.

В даташите для данного конкретного артикула не указаны отдельные бины для доминирующей длины волны или прямого напряжения, что говорит о жестком контроле или едином отборе по этим параметрам.

4. Анализ характеристических кривых

Даташит включает типичные характеристические кривые для чипов G6 и S2. Хотя точные графические данные в тексте не приведены, кривые обычно иллюстрируют следующие зависимости, которые критически важны для проектирования:

• Относительная сила света в зависимости от прямого тока:Показывает, как световой поток увеличивается с ростом тока, обычно по сублинейному закону, особенно когда ток приближается к максимальному значению.
• Относительная сила света в зависимости от температуры окружающей среды:Демонстрирует эффект теплового тушения, когда световой поток уменьшается с ростом температуры перехода. Это крайне важно для проектирования системы теплового управления.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока:Вольт-амперная характеристика, показывающая экспоненциальную зависимость. Типичное значение Vf=2.0В при 20мА является ключевым параметром для расчета токоограничивающего резистора.
• Спектр/Длина волны:Вероятно, показывает нормированный спектр излучения, выделяя пиковую и доминирующую длины волн.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Корпус представляет собой стандартный SMD (устройство для поверхностного монтажа). Чертеж размеров (не воспроизведен здесь, но указан в PDF) предоставляет критически важные размеры для проектирования контактных площадок на печатной плате и размещения компонентов. Ключевые выводы включают:

• Светодиод имеет компактные размеры, подходящие для плат с высокой плотностью компоновки.
• Допуски на большинство размеров составляют ±0.1 мм, если не указано иное.
• Чертеж определяет контур компонента, положение выводов и рекомендуемый рисунок контактных площадок на печатной плате.
• Идентификация полярности обычно маркируется на устройстве или подразумевается конструкцией контактных площадок.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Установлен профиль температуры для бессвинцовой пайки:

• Предварительный нагрев:150~200°C в течение 60~120 секунд.
• Время выше температуры ликвидуса (217°C):60~150 секунд.
• Пиковая температура:Максимум 260°C.
• Время при пиковой температуре:Максимум 10 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 6°C/сек.
• Время выше 255°C:Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 3°C/сек.

Важное примечание:Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз на одном и том же устройстве.

6.2 Ручная пайка

Если ручная пайка неизбежна:

• Температура жала паяльника должна быть не выше 350°C.
• Время контакта на каждый вывод должно быть не более 3 секунд.
• Мощность паяльника должна быть не более 25 Вт.
• Соблюдайте интервал более 2 секунд между пайкой каждого вывода.
• Для любых ремонтных работ используйте паяльник с двумя жалами, чтобы избежать термических напряжений.

6.3 Хранение и чувствительность к влаге

Компоненты упакованы в влагозащитные пакеты с осушителем.

• Перед использованием:Не вскрывайте влагозащитный пакет до готовности к сборке.
• После вскрытия:Храните при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤60%.
• Срок хранения после вскрытия:Используйте в течение 168 часов (7 дней) после вскрытия. Неиспользованные детали снова упакуйте во влагозащитную упаковку.
• Прогрев (сушка):Если срок хранения превышен или осушитель указывает на наличие влаги, прогрейте компоненты при 60 ±5°C в течение 24 часов перед использованием.

7. Упаковка и информация для заказа

Продукт поставляется в формате, совместимом с автоматизированной сборкой.

• Лента и катушка:Упакованы в ленту шириной 8 мм на катушке диаметром 7 дюймов.
• Количество:2000 штук на катушке.
• Размеры несущей ленты:Детальные чертежи определяют размер кармана и шаг продвижения ленты.
• Размеры катушки:Предоставлены стандартные размеры катушки для совместимости с питателями.
• Информация на этикетке:Этикетка на катушке включает поля для номера продукта заказчика (CPN), номера продукта (P/N), количества (QTY) и технических бинов для силы света (CAT), цветности/доминирующей длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка:Индикаторы на приборной панели, подсветка переключателей, плоская подсветка для ЖК-дисплеев и символов.
• Телекоммуникационное оборудование:Индикаторы состояния и подсветка клавиатуры в телефонах и факсимильных аппаратах.
• Общая индикация:Любое применение, требующее компактного, надежного цветного источника света.

8.2 Критически важные аспекты проектирования

• Ограничение тока:ВНЕШНИЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЙ РЕЗИСТОР ЯВЛЯЕТСЯ ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока, что без ограничения тока приводит к быстрому выходу из строя.
• Тепловое управление:Хотя корпус мал, рассеиваемая мощность (макс. 60мВт) и отрицательный температурный коэффициент светового потока требуют учета компоновки печатной платы для отвода тепла, особенно при высоких температурах окружающей среды или высоких токах управления.
• Защита от ЭСР:Несмотря на номинал 2000В HBM, применяйте стандартные меры предосторожности от ЭСР при обращении и сборке.
• Волновая пайка:Не рекомендуется. Устройство предназначено только для пайки оплавлением или аккуратной ручной пайки.
• Механические напряжения на плате:Избегайте механических напряжений на корпусе светодиода во время пайки или в конечном применении. Не деформируйте печатную плату после сборки.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Серия 19-223, с ее технологией чипов AlGaInP (для G6 и S2), предлагает явные преимущества:

• По сравнению со старыми светодиодами в сквозном исполнении:Основное преимущество - радикальное уменьшение размеров и веса, что позволяет реализовывать современные миниатюрные конструкции. Также отпадает необходимость в загибе выводов и ручной установке.
• По сравнению с другими цветами SMD светодиодов:Яркий желто-зеленый (G6, ~575нм) и яркий оранжевый (S2, ~611нм) заполняют определенные цветовые точки в видимом спектре. Технология AlGaInP обычно обеспечивает высокую эффективность и хорошую насыщенность цвета в красной, оранжевой и желто-зеленой областях.
• Соответствие нормам:Полное соответствие требованиям по отсутствию свинца, RoHS, отсутствию галогенов и REACH делает его подходящим для глобальных рынков со строгими экологическими требованиями.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое значение резистора следует использовать с этим светодиодом?

Рассчитайте, используя закон Ома: R = (Vпитания - Vf_светодиода) / If. Для питания 5В и типичного Vf=2.0В при If=20мА: R = (5В - 2.0В) / 0.020А = 150 Ом. Используйте максимальное Vf (2.4В), чтобы убедиться, что минимальный ток безопасен: R_мин = (5В - 2.4В) / 0.020А = 130 Ом. Стандартный резистор 150 Ом является хорошей отправной точкой. Всегда учитывайте мощность резистора: P = I^2 * R = (0.02)^2 * 150 = 0.06Вт, поэтому резистора мощностью 1/8Вт (0.125Вт) достаточно.

10.2 Можно ли питать его от источника 3.3В?

Да. Пересчитаем: R = (3.3В - 2.0В) / 0.020А = 65 Ом. Проверка с макс. Vf: (3.3В - 2.4В) / 0.020А = 45 Ом. Подошел бы резистор 68 Ом. Убедитесь, что источник питания может обеспечить требуемый ток.

10.3 Почему так важны процедуры хранения и прогрева (сушки)?

Корпуса SMD компонентов могут поглощать влагу из атмосферы. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро превратиться в пар, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или эффект "попкорна" пластикового корпуса, что приводит к немедленному или скрытому отказу. Предписанные процедуры хранения и прогрева предотвращают этот вид отказа.

10.4 В чем разница между пиковой и доминирующей длиной волны?

Пиковая длина волны (λp)— это длина волны, на которой спектр излучения имеет максимальную интенсивность.Доминирующая длина волны (λd)— это длина волны монохроматического света, который в сочетании с указанным белым эталонным источником соответствовал бы воспринимаемому цвету светодиода. λd более тесно связана с восприятием цвета человеческим глазом, в то время как λp является физическим измерением спектра.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование многоиндикаторной панели состояния для портативного медицинского устройства.

Требования:Компактные размеры, низкое энергопотребление, четкое цветовое различие для индикаторов "Готов" (Зеленый) и "Тревога" (Оранжевый), способность работать в расширенном температурном диапазоне и соответствие нормам для медицинского оборудования.

Реализация решения:

1. Выбор компонентов:Выбрана серия 19-223. G6 (Желто-зеленый) служит индикатором "Готов", а S2 (Оранжевый) — индикатором "Тревога". Их широкий угол обзора 130 градусов обеспечивает видимость с различных углов.
2. Проектирование схемы:Используется системное напряжение 3.3В. Токоограничивающие резисторы рассчитаны согласно ЧЗВ 10.2 (например, 68 Ом). Светодиоды управляются через выводы GPIO микроконтроллера, что позволяет программно управлять режимами мигания для усиления сигнала тревоги.
3. Компоновка печатной платы:Компактные размеры SMD светодиодов позволяют разместить несколько индикаторов состояния на небольшой площади платы передней панели. Для облегчения пайки используются терморельефные площадки, но небольшое количество меди оставлено соединенным для помощи в отводе тепла.
4. Процесс сборки:Светодиоды, поставляемые на ленте и катушке, загружаются в установку для поверхностного монтажа. Вся плата проходит единый цикл пайки оплавлением с использованием указанного бессвинцового профиля, обеспечивая одновременную и надежную пайку всех компонентов, включая светодиоды.
5. Результат:Надежная, долговечная и компактная система индикации, отвечающая всем первоначальным требованиям, использующая малые размеры, заявленные характеристики и сертификаты соответствия светодиодов серии 19-223.

12. Введение в технологический принцип

Светодиоды серии 19-223 используют полупроводниковый материал AlGaInP (фосфид алюминия-галлия-индия) для светоизлучающего чипа. Эта материальная система особенно эффективна для генерации света в красной, оранжевой, янтарной и желто-зеленой областях спектра (примерно от 560нм до 650нм).

Принцип работы:Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу светодиода, электроны и дырки инжектируются в активную область. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводника AlGaInP, которая задается путем точного контроля соотношений алюминия, галлия, индия и фосфора во время роста кристалла. Линза из прозрачной смолы позволяет излучению собственного цвета от чипа выходить без значительной фильтрации или преобразования длины волны.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Рынок SMD светодиодов, таких как серия 19-223, продолжает развиваться. Ключевые тенденции, влияющие на этот сегмент продукции, включают:

• Усиление миниатюризации:Спрос на еще меньшие размеры корпусов (например, 0402, 0201 метрические) продолжает расти для сверхкомпактных устройств.
• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и конструкции чипов приводят к повышению световой отдачи (больше светового потока на единицу электрической мощности), снижая энергопотребление при заданной яркости.
• Улучшение надежности и устойчивости:Улучшения материалов и конструкции корпуса направлены на повышение влагостойкости, производительности при термоциклировании и общего срока службы, особенно для автомобильных и промышленных применений.
• Интеграция:Тенденция к интеграции нескольких светодиодных чипов (RGB или несколько монохромных) в один корпус или объединению светодиодов с управляющими ИС (например, драйверами постоянного тока) для создания более интеллектуальных и простых в использовании световых модулей.
• Ужесточение требований соответствия:Экологические и нормативы безопасности (RoHS, REACH, отсутствие галогенов) становятся все более строгими и распространенными, делая соответствие базовым требованием, а не отличительной особенностью.

Серия 19-223 представляет собой зрелое, надежное решение, отвечающее основным потребностям в миниатюризации, автоматизированной сборке и нормативном соответствии для широкого спектра индикаторных и подсветочных применений.